CN207007114U - 一种汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于自动化测量技术领域，并公开了一种汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置，包括计米轮、编码器、若干距离传感器组以及上位机，所述距离传感器组包括多个点激光位移传感器，每个距离传感器组配有一个控制器，且控制器与组内的各个点激光位移传感器连接，同时每个控制器均连接至所述编码器，所有控制器均连接至所述上位机，所述计米轮中央的连接轴与所述编码器连接，所述计米轮紧密接触安装在汽车辊型梁上方，所有的点激光位移传感器分布于被测底盘辊型梁的顶端面上方和左右端面的外侧。本实用新型采用非接触式测量，特别适合测量快速的位移变化，可以实现底盘辊型梁表面尺寸测量和形貌误差的测量。

Description

一种汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置

技术领域

本实用新型属于自动化测量技术领域，更具体地，一种汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置。

背景技术

激光测量原理是一种非接触式测量原理。这种类型的传感器特别适合测量快速的位移变化，且无需在被测物体上施加外力。

点激光位移传感器，其测量原理也是基于三角测量法，激光二极管发出的激光束被照射到被测物体表面。反射回来的光线通过一组透镜，投射到感光元件矩阵上，传感器到被测物体的距离可以由三角计算法则精确得到。激光位移传感器以其广泛的环境适应性，超高的检测频率和精度，被广泛应用于手机检测，机械加工，汽车制造，精密仪器，点胶机，铁路铁轨检测以及科研教学等领域。

目前汽车辊型梁的在线初检多采用人工测量，其测量精度差，容易产生偶然误差，离线抽检中多采用三坐标测量机的接触式测量，其测量精度高，但是测量效率低，而且属于离线测量，其难以满足对底盘辊型梁截面尺寸在线测量或者是全检的检测需求。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型的目的在于提供一种汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置，其中通过对其关键组件的结构及其设置方式、内部构造等进行改进，与现有技术相比能够有效解决目前汽车辊型梁的在线初检多采用人工测量，其测量精度差，容易产生偶然误差的问题，并且还解决了离线抽检中多采用三坐标测量机的接触式测量，其测量精度高，但是测量效率低，而且属于离线测量，其难以满足对底盘辊型梁截面尺寸在线测量或者是全检的检测需求的问题，测量结果准确。

本实用新型采用如下技术方案：

所述汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置，包括计米轮、编码器、若干距离传感器组以及上位机，所述距离传感器组包括多个点激光位移传感器，每个距离传感器组配有一个控制器，且控制器与组内的各个点激光位移传感器连接，同时每个控制器均连接至所述编码器，所有控制器均连接至所述上位机，所述计米轮中央的连接轴与所述编码器连接，所述计米轮紧密接触安装在汽车辊型梁上方。

进一步的，所述距离传感器组有四组，从前至后依次为第一至第四距离传感器组，其中计米轮位于第一距离传感器组和第二距离传感器组之间，装置中所有点激光位移传感器发出的激光线均垂直照射在所述汽车辊型梁的端面上，所述汽车辊型梁的端面包括顶端面、左端面和右端面，其中：

第一距离传感器组至少有七个点激光位移传感器，其中至少三个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的顶端面上方，至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的左端面外侧，至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的右端面外侧；

第二距离传感器组至少有四个点激光位移传感器，其中至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的顶端面上方，至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的左端面或者右端面外侧；

第三距离传感器组至少有两个点激光位移传感器，其中至少一个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的顶端面上方，至少一个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的左端面或者右端面外侧；

第四距离传感器组至少有三个点激光位移传感器，其中至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的顶端面上方，至少一个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的左端面或者右端面外侧。

进一步的，每个距离传感器组内的点激光位移传感器位于同一平面，且该平面与所述汽车辊型梁运动方向垂直。

进一步的，第二及第四距离传感器组中汽车辊型梁的顶端面上方的点激光位移传感器均为两个，第三距离传感器组中汽车辊型梁的顶端面上方的点激光位移传感器为一个，且第二距离传感器组中汽车辊型梁的顶端面上的两个点激光位移传感器的中点、第三距离传感器组中汽车辊型梁的顶端面上方的点激光位移传感器以及第四距离传感器组中汽车辊型梁的顶端面上的两个点激光位移传感器的中点三点共线。

进一步的，第二距离传感器组中汽车辊型梁的左端面外侧的点激光位移传感器为两个，第三及第四距离传感器组中汽车辊型梁的左端面外侧的点激光位移传感器均为一个，且第二距离传感器组中汽车辊型梁的左端面上的两个点激光位移传感器的中点、第三距离传感器组中汽车辊型梁的左端面外侧的点激光位移传感器以及第四距离传感器组中汽车辊型梁的左端面上的点激光位移传感器三点共线。

通过本实用新型所构思的以上技术方案，与现有技术相比，激光测量原理是一种非接触式测量原理，点激光位移传感器传感器特别适合测量快速的位移变化，因此可以实现汽车辊型梁尺寸在线自动化快速检测。

附图说明

图1是本实施例提供的汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置的结构示意图；

图2是本实施例提供的汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置的原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1所示，本实施例提供的汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置包括计米轮1、编码器(编码器位于计米轮内部或者背面，图中为示出)、若干距离传感器组以及上位机(图中未示出)，所述距离传感器组包括多个点激光位移传感器，图示中距离传感器组有四组，第一编码器组内的点激光位移传感器分别标记为101～107，第二编码器组内的点激光位移传感器分别标记为201～204，第三编码器组内的点激光位移传感器分别标记为301～302，第四编码器组内的点激光位移传感器分别标记为401～403。每个距离传感器组配有一个控制器，图示中四个控制器分别标记为100、200、300、400，且控制器与组内的各个点激光位移传感器连接，同时每个控制器均连接至所述编码器，所述计米轮中央的连接轴与所述编码器连接，所述计米轮1紧密接触安装在汽车辊型梁500上方。

结合图2所示，工作时，由于计米轮1紧贴于汽车辊型梁表面，因此汽车辊型梁在生产线上的运动过程中带动计米轮1同步转动，与计米轮1连接的编码器发出脉冲信号，信号通过电缆传输到各个控制器100-400，各个控制器控制组内的点激光位移传感器采集数据。

点激光位移传感器之间的相对位置关系需要通过标定获得，这是已知的。每个距离传感器组内的点激光位移传感器位于同一平面，且该平面与所述汽车辊型梁运动方向垂直。与计米轮连接的编码器发出的脉冲信号，与汽车辊型梁的运动距离有关。本实施例所选用的计米轮编码器整体组件的型号为OMRON E6B2-CWZ6C，分辨率为2000脉冲/转，计米轮直径为200mm，通过几何关系换算得到长度方向的分辨率为0.0157mm/脉冲。

因此通过各点激光位移传感器之间的相对位置关系，以及计米轮编码器与底盘辊型梁的运动距离的关系，可以将点激光位移传感器采集的数据在汽车辊型梁的长度方向还原，得到汽车辊型梁各个端面在长度方向的距离测量数据，即汽车辊型梁的尺寸数据。

本实施例中，点激光位移传感器所选用型号为KEYENCE IL-100，工作参考距离为100毫米，重复测量精度为4微米，采样频率最高为0.33毫秒。控制器(所选用型号KEYENCEDL-EP1，可以同时控制八个KEYENCE IL-100点激光位移传感器。

点激光位移传感器的测量数据分别通过控制器传输到上位机，由上位机数据处理即可获得所需要的测量尺寸。

作为一种具体实例，所述距离传感器组有四组，从前至后依次为第一至第四距离传感器组，其中计米轮位于第一距离传感器组和第二距离传感器组之间，装置中所有点激光位移传感器发出的激光线均垂直照射在所述汽车辊型梁的端面上，所述汽车辊型梁的端面包括顶端面、左端面和右端面，其中：

第一距离传感器组至少有七个点激光位移传感器，其中至少三个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的顶端面上方，至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的左端面外侧，至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的右端面外侧。图示中第一距离传感器组的点激光位移传感器为七个，顶端面上方的三个标记为101-103，左端面外侧的两个标记为106、107，右端面外侧的两个标记为104、105,七个点激光位移传感器位于同一安装平面。

第二距离传感器组至少有四个点激光位移传感器，其中至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的顶端面上方，至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的左端面或者右端面外侧。图示中第二距离传感器组中的点激光位移传感器为四个，顶端面上方的两个标记为203、204，左端面外侧的两个标记为201、202，四个点激光位移传感器位于同一安装平面。

第三距离传感器组至少有两个点激光位移传感器，其中至少一个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的顶端面上方，至少一个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的左端面或者右端面外侧。图示中第三距离传感器组中的点激光位移传感器为两个，顶端面上方的一个标记为302，左端面外侧的一个标记为301，这两个点激光位移传感器位于同一安装平面。

第四距离传感器组至少有三个点激光位移传感器，其中至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的顶端面上方，至少一个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的左端面或者右端面外侧。图示中第四距离传感器组中的点激光位移传感器为三个，顶端面上方的一个标记为401、402，左端面外侧的一个标记为403，这三个点激光位移传感器位于同一安装平面。

本实施例中，所述各组点激光位移传感器安装平面互相不重合，避免点激光位移传感器所投射激光的相互干扰。其中第一组七个点激光位移传感器其发出的点激光垂直与底盘辊型梁运动方向，且位于一个平面内，可以保证在一个平面内的点激光位移传感器所采集的数据在同一平面内用于在汽车辊型梁截面尺寸的评价。第二、三、四组的点激光位移传感器发出的点激光垂直与汽车辊型梁运动方向，且位于一个平面内，可以保证在一个平面内点激光位移传感器组的点激光位移传感器所采集的数据在同一平面内，用于在汽车辊型梁长度方向尺寸例如形位公差的评价。

另外，第二距离传感器组中汽车辊型梁的顶端面上的两个点激光位移传感器的中点、第三距离传感器组中汽车辊型梁的顶端面上方的点激光位移传感器以及第四距离传感器组中汽车辊型梁的顶端面上的两个点激光位移传感器的中点三点共线；第二距离传感器组中汽车辊型梁的左端面上的两个点激光位移传感器的中点、第三距离传感器组中汽车辊型梁的左端面外侧的点激光位移传感器以及第四距离传感器组中汽车辊型梁的左端面上的点激光位移传感器三点共线。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置，其特征在于，所述装置包括计米轮、编码器、若干距离传感器组以及上位机，所述距离传感器组包括多个点激光位移传感器，每个距离传感器组配有一个控制器，且控制器与组内的各个点激光位移传感器连接，同时每个控制器均连接至所述编码器，所有控制器均连接至所述上位机，所述计米轮中央的连接轴与所述编码器连接，所述计米轮紧密接触安装在汽车辊型梁上方。

2.如权利要求1所述汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置，其特征在于，所述距离传感器组有四组，从前至后依次为第一至第四距离传感器组，其中计米轮位于第一距离传感器组和第二距离传感器组之间，装置中所有点激光位移传感器发出的激光线均垂直照射在所述汽车辊型梁的端面上，所述汽车辊型梁的端面包括顶端面、左端面和右端面，其中：

第一距离传感器组至少有七个点激光位移传感器，其中至少三个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的顶端面上方，至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的左端面外侧，至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的右端面外侧；

第二距离传感器组至少有四个点激光位移传感器，其中至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的顶端面上方，至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的左端面或者右端面外侧；

第三距离传感器组至少有两个点激光位移传感器，其中至少一个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的顶端面上方，至少一个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的左端面或者右端面外侧；

第四距离传感器组至少有三个点激光位移传感器，其中至少两个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的顶端面上方，至少一个点激光位移传感器位于所述汽车辊型梁的左端面或者右端面外侧。

3.根据权利要求2所述的一种汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置，其特征在于，每个距离传感器组内的点激光位移传感器位于同一平面，且该平面与所述汽车辊型梁运动方向垂直。

4.根据权利要求3所述的一种汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置，其特征在于，第二及第四距离传感器组中汽车辊型梁的顶端面上方的点激光位移传感器均为两个，第三距离传感器组中汽车辊型梁的顶端面上方的点激光位移传感器为一个，且第二距离传感器组中汽车辊型梁的顶端面上的两个点激光位移传感器的中点、第三距离传感器组中汽车辊型梁的顶端面上方的点激光位移传感器以及第四距离传感器组中汽车辊型梁的顶端面上的两个点激光位移传感器的中点三点共线。

5.根据权利要求4所述的一种汽车辊型梁多点激光位移传感器三维测量装置，其特征在于，第二距离传感器组中汽车辊型梁的左端面外侧的点激光位移传感器为两个，第三及第四距离传感器组中汽车辊型梁的左端面外侧的点激光位移传感器均为一个，且第二距离传感器组中汽车辊型梁的左端面上的两个点激光位移传感器的中点、第三距离传感器组中汽车辊型梁的左端面外侧的点激光位移传感器以及第四距离传感器组中汽车辊型梁的左端面上的点激光位移传感器三点共线。